本发明涉及一种用于识别车载电网状态的方法和一种运算单元、特别是发电机调节器，以及一种用于执行该方法的计算机程序。
背景技术：
机动车具有车载电网，其通过作为发电机运行的电机、例如他励同步电机而被供给电压。在此，为了调节车载电网电压，可控制电机的励磁电流。在此，电机通常通过整流器与车载电网连接，并且与其形成发电机单元。在这种发电机单元中，特别是在电池的连接或电池本身中可能出现错误，这些错误应尽可能被识别出。同样期望的是，识别电池的连接类型。
由未预先公开的de102015211933已知一种用于识别发电机单元中的错误的方法，该发电机单元包括具有转子绕组和定子绕组的电机和与电机连接的整流器，电机通过该整流器连接到机动车的车载电网，其中通过流经电机转子绕组的励磁电流将车载电网的电压调节到目标值并且监控励磁电流的曲线，并且其中当识别到励磁电流的振荡幅度高于阈值的振荡曲线时，推断出发电机单元中的错误。
技术实现要素：
根据本发明，提出了具有独立权利要求特征的一种用于识别车载电网中的状态的方法，以及一种运算单元和一种用于执行该方法的计算机程序。有利的设计方案是从属权利要求和以下说明的内容。
在第一方面，本发明涉及一种用于识别机动车的车载电网的状态的方法，机动车具有发电机单元，该发电机单元包括具有转子绕组和定子绕组的电机和与电机连接的整流器，车载电网通过该整流器与电机连接。也就是说，车载电网连接到整流器的高压侧端子b+和低压侧端子b-。现在规定，根据流过电机转子绕组的励磁电流来判断车载电网处于的状态。已经认识到的是，车载电网的状态通过在发电机单元的定子和转子之间的电感耦合对励磁电流的行为具有显著影响。特别是认识到，由励磁电流的特性可得出关于车载电网电池的可用性的结论，特别是关于从整流器到电池的连接线有多长，该连接是否有故障，或者是否在电池中存在错误。
特别地，车载电网的这种状态可以明确地由励磁电流的振幅的值导出。
可行的是，在发电机单元中预储存那些规定例如如何进行励磁电流调节的参数，以将发电机电压调节到可预设的目标值。
如果处于无电池运行，则有利的是，例如通过切换到预定义的第二组参数来改变这些参数。
同样可行的是，根据连接线到电池的长度而预储存不同的参数组。
因此，在另一方面规定，根据励磁电流、特别是根据励磁电流的振幅的值，识别出到电池的供电线路是长的还是短的，和/或到电池的连接是否有故障。后者表现为振幅在故障发生的时间点快速增大
此外有利的是，识别电池的硫酸酯化是否存在或识别电池的硫酸酯化是否增多，这表现为振幅的快速增大。
因此，在另一方面规定，监控振幅是否增大，并且根据增大的持续时间来判断电池的连接是否有故障，和/或是否存在硫酸酯化。
如果振幅增大得足够快，则可规定为识别到无电池运行。可选地，可设置相应的参数以用于调节发电机单元的运行。
备选或附加地可规定，当振幅增大得足够缓慢时，则识别出存在电池的硫酸酯化。
可行的是，以脉冲的形式给电池充电，以减少硫酸酯化。这有利地在维护期间发生，因此有利的是，可将存在硫酸酯化的状态存储在发电机单元中或发送给可通过总线系统与发电机单元耦连的另一控制器，例如发动机控制器。
根据本发明的运算单元，特别是发电机调节器，例如机动车的控制器特别是在程序技术上适于执行根据本发明的方法。然而，运算单元也可整体或完全设置在用于执行该方法的硬件中。
此外，以计算机程序的形式实现该方法是有利的，因为特别是当执行的控制器还用于其他任务从而已经存在时这产生的成本特别低。
附图说明
本发明的其他优点和设计方案从说明书和附图中得到。
本发明借助于附图中的实施例示意性地示出并且在下文中参考附图得以说明。
图1示意性地示出了与车载电网连接的发电机单元，其具有电机、整流器和发电机调节器，其中可执行根据本发明的方法。
图2示出了图1的发电机单元在车载电网中存在错误。
图3示出了在发生图2所示错误的情况下的发电机电压和励磁电流的曲线。
图4示出了在车载电网的不同运行状态下的励磁电流的振幅的曲线。
具体实施方式
图1示意性示出了发电机单元，该发电机单元包括电机100，该电机具有整流器130和构造为发电机调节器的运算单元140，在该运算单元中可执行根据本发明的方法。电机100具有转子绕组(或者励磁绕组)110和定子绕组120，并且在本发明中作为发电机用于为机动车的车载电网150供电。
电机100及其定子绕组120在此以五相u、v、w、x和y构成。在此，五相中的每一相通过整流器130相对应的二极管131连接到车载电网150的正极侧或高压侧b+，并且通过相对应的二极管132连接到车载电网150的负极侧或低压侧b-。应理解的是，在此仅示例性地将相的数量选择为五个，并且根据本发明的方法也可以不同的相数量(例如3、6、7或更多)来执行。同样可行的是，可使用合适的半导体开关来代替二极管。
发电机调节器140向转子绕组110提供励磁电流ie。为此，可在发电机调节器140中设置开关，该开关与转子绕组110串联连接，并且例如通过时钟控制来调节励磁电流ie。此外，发电机调节器140具有用于检测具有b+和b-的车载电网电压的输入端，以及具有用于检测(在此为相位y的)具有电压uy的相电压的输入端。由电机100输出的电流以ig表示。
车载电网150包括电池200，其连接在车载电网150的高压侧b+和低压侧b-之间。
图2示例性示出了图1所示的具有车载电网150的发电机单元，其中由于到电池200的线路中断而处于无电池运行。
图3分别示出了发电机电压u+和励磁电流ie在时间t上的曲线。在时间点t0之前，该装置处于正常运行，并且在时间点t0发生图2所示的错误。
由于缺少电池200对车载电网电压的缓冲，所以在时间点t0之后发电机电压u+比之前有明显更大地波动。例如，可通过傅立叶分析诊断这样的错误。例如，可确定在频带的可预设范围内发电机电压u+的曲线的频率贡献。只要该频率贡献变得大于可预设的阈值，就可判断出处于无电池运行。
傅立叶分析例如可通过离散傅立叶变换(dft)来执行。特别是可在发电机调节器140中设置用来执行对于dft的进行所必需的运算操作的电子模块。
在励磁电流ie中，与没有错误的曲线相比，可看到具有较高振幅的明显振动。所示出的发电机电压u+的特性导致相电流的不对称分布。在出现错误之后，由相电流的不对称分布导致所示出的励磁电流曲线，该相电流包含直流分量。随着电机的旋转，则这些不等的直流分量被传递到电机的转子上，因为他励同步电机可被视为变压器，其一方面可使得转子耦合到定子上，而另一方面也可使得定子反馈到转子上。由此，励磁电流获得明显的交流分量，由此可得出关于错误的结论。
在图4中，对于车载电网150的不同运行状态示意性地绘出了在无错误情况下励磁电流ie在时间上的振幅a。振幅a例如由一个振动周期的最大值和最小值之差给出。
图4a)示出了发电机和车载电源150在无错误状态下振幅a的曲线1000，其中电池200靠近发电机安装，例如因为发电机和电池200安装在发动机舱中。振幅a近似恒定并且小于第一阈值a1。
图4b)同样示出了发电机和车载电网150在无错误状态下的振幅a的曲线1010。与图4a)相比，图4b中示出了以下情况，即，其中电池200安装在距发电机明显更大的距离处。这例如为以下情况，即，发电机安装在机动车的前置发动机处，并且电池150安装在车辆的后部。现在，振幅a由于到电池150的供电线路的长度而比在图4a)所示的情况更大，特别是大于第一阈值a1。
可借助于振幅a的值来识别电池150安装在车辆中的位置。该方法例如可在发电机调节器140中进行。例如，在首次起动发电机时可确定振幅a的值，并且根据该变量判断如何选择发电机调节器140中的调节参数。例如，对于图4a)所示的情况可预存储第一组调节参数，并且对于图4b)所示的情况可预存储第二组调节参数，其中根据振幅a是否小于第一阈值a1而激活第一组或第二组调节参数。
图4c)示出了图3所示情况下振幅a的曲线1020。在时间t0之前，振幅a近似恒定，具有小于第二阈值a2的较小的值。在时间t0之后，振幅变大，更确切地说大于第三阈值a3，第三阈值a3又大于第二阈值a2。在振幅a第一次超过第二阈值a2的时间点和振幅a第一次超过第三阈值a3的时间点之间的持续时间非常短。在图4c)中，振幅a显示为近似瞬时增大。
图4d)示出了在如图4c)所示情况一样直到时刻t0为止不存在错误的情况下振幅a的曲线1030，然而构造为铅酸蓄电池的电池200从时间点t0开始硫酸酯化。在时间点t0之前，振幅a小于第二阈值a2。由于硫酸酯化作用，电池200的容量减小，这导致振幅a的增大。振幅a超过第二阈值a2和第三阈值a3。在适当选择这些阈值的情况下，在第一次超过第二阈值a2和第一次超过第三阈值a3之间的时间间隔δt很大，通常在几个月的范围中。
因此，为了识别和区分图4c)和图4d)所示的错误，可规定，首先检测振幅a最初是否小于第二阈值a2并且从一个较晚的时间点起是否大于第二阈值a2。
如果是这种情况，则检测振幅a是否还大于第三阈值a3。如果这种情况也成立，则识别出处于无电池运行。然后可行的是，(例如在发电机调节器140中)预存储用于无电池运行的调节参数，其使得发电机电压u+的动态特性降低，以补偿电池200的缺少的缓冲容量，并且降低图3所示的发电机电压u+的波动特性。
另一方面，如果振幅a大于第二阈值a2但不大于第三阈值a3，则可确定振幅a超过第三阈值a3的时间点，并且确定时间间隔δt。应理解的是，在此技术人员可提出措施来补偿振幅a的波动。例如，振幅a的曲线可被低通滤波，或者可设置去抖动功能。
如果时间间隔大于可预设的第一最小间隔，则判断出存在硫酸酯化。在该情况下可行的是，发电机调节发电机电压u+以减少硫酸酯化。例如，能够以脉冲形式来提高发电机电压u+，即，预先确定发电机电压u+的周期特性，其中发电机电压u+首先在第一时间段中保持在正常值上并且随后在第二时间段中具有增大的值，随后又返回到正常值。第一和第二时间段通常可在一秒至十秒之间。
还可设置状态标志，其表示已识别出存在硫酸酯化。可借助诊断接口例如通过以下方式使该状态标志可读取，即，将该状态标志传输到具有诊断接口的发动机控制器。
在这种情况下可规定，在维护操作中以脉冲形式为电池200充电，以减少硫酸酯化。
如果时间间隔不大于可预设的第一最小间隔，但对此也小于比可预设的第一最小间隔小的可预设的第二最小间隔，则可判断存在无电池运行，并可如上所述进行处理。